DE102004050455A1 - Method for controlling the electron energy quality of an electrical energy supply network - Google Patents

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Abstract

Um ein Verfahren zum Steuern der Elektroenergiequalität eines elektrischen Energieversorgungsnetzes anzugeben, mit dem die Elektroenergiequalität so gesteuert werden kann, dass sie weitgehend den geforderten Grenzwerten entspricht, wird erfahrungsgemäß ein Verfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen: DOLLAR A - Erfassen eines ersten Messverlaufs von Messwerten einer die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes angebenden Kenngröße während eines ersten Betrachtungszeitraumes, DOLLAR A - Durchführen einer Mustererkennung hinsichtlich dieses ersten Messverlaufes unter Erzeugung eines Verbraucherprofils, das aufgrund in dem ersten Messverlauf erkannter Muster für zumindest einen zukünftigen Betrachtungszeitraum erwartete zeitbezogene Abweichungen der Kenngröße von einem vorgebbaren Sollbereich angibt, und DOLLAR A Ergreifen von die Elektroenergiequalität stabilisierenden Maßnahmen für diejenigen Zeiten des zukünftigen Betrachtungszeitraumes, in denen gemäß dem Verbraucherprofil eine Abweichung der Kenngröße vom Sollbereich erwartet wird.In order to provide a method for controlling the electrical energy quality of an electrical power supply network, with which the electrical energy quality can be controlled so that it largely corresponds to the required limits, experience has suggested a method with the following steps: DOLLAR A - detecting a first measurement history of measured values of the electrical energy quality DOLLAR A - Performing a pattern recognition with respect to this first measurement course generating a consumer profile indicating expected due to the first measurement course pattern for at least one future observation period expected time-related deviations of the characteristic from a predetermined target range, and DOLLAR A taking measures to stabilize the quality of electric energy for those times of the future period of observation in which the consumer profile a deviation of the characteristic from the target range is expected.

Description

Elektrische Energieversorgungsnetze stellen heutzutage hoch komplexe Netzwerke zur Verteilung elektrischer Energie dar, die oft eine große Anzahl von Energieeinspeisungen und -entnahmen aufweisen. Neben der Versorgungssicherheit, d.h. der Gewährleistung, dass zu jedem Zeitpunkt für jeden Energieabnehmer eine ausreichende Menge elektrischer Energie verfügbar ist, spielt auch die Qualität der gelieferten elektrischen Energie (Elektroenergiequalität) eine große Rolle. Die Elektroenergiequalität im Energieversorgungsnetz lässt sich beispielsweise an Kenngrößen wie Frequenz, Spannung und Oberwellengehalt festmachen. Hoch sensible elektrische Geräte verlangen heutzutage eine elektrische Energieversorgung in Form einer möglichst reinen Sinuswelle mit einer einheitlichen Frequenz und Amplitude. In Normwerken wie der EN 50160 oder der IEC 61000 sind daher obere und untere Grenzwerte vorgeschrieben, innerhalb derer diese Kenngrößen der Elektroenergiequalität eines Energieversorgungsnetzes liegen müssen.electrical Power grids nowadays provide highly complex networks for the distribution of electrical energy, which is often a large number of Have energy feeds and withdrawals. In addition to security of supply, i.e. the warranty that at any time for every energy consumer a sufficient amount of electrical energy available is also the quality of the plays supplied electrical energy (electrical energy quality) one size Role. The electrical energy quality in the Power supply network leaves For example, to characteristics such as Fix frequency, voltage and harmonic content. Highly sensitive electronical devices Today, they demand an electrical power supply in the form one possible pure sine wave with a uniform frequency and amplitude. In standards such as EN 50160 or IEC 61000 are therefore upper and lower limit values within which these parameters of the electrical energy quality of a Energy supply network must lie.

Werden die Grenzwerte längere Zeit nicht eingehalten, so kann der Betreiber des Energieversorgungsnetzes von den Abnehmern der elektrischen Energie in Regress genommen werden. Üblicherweise ist hierzu in den Normen eine maximale Zeitdauer festgelegt, während der die Kenngrößen der Elektroenergiequalität außerhalb der geforderten Grenzwerte liegen dürfen, ohne dass Regressansprüche gestellt werden können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Elektroenergiequalität innerhalb eines betrachteten Zeitraumes von z.B. einem Jahr lediglich zu 5% außerhalb der geforderten Grenzwerte liegen darf. Die Netzbetreiber sind daher bestrebt, elektrische Energie mit einer möglichst hohen Qualität zu liefern.Become the limits are longer Time not met, so the operator of the power grid be taken into account by the purchasers of electrical energy. Usually For this purpose, a maximum period of time is specified in the standards, during the the characteristics of the Electrical power quality outside may be the required limits, without recourse claims made can be. For example, it can be provided that the quality of electrical energy within a considered period of e.g. only 5% a year outside may be the required limits. The network operators are therefore strives to supply electrical energy with the highest possible quality.

Da die Elektroenergiequalität jedoch abhängig vom Verhalten und der Art von mit dem Energieversorgungsnetz verbundenen elektrischen Verbrauchern starken Störungen unterliegen kann, können Schwankungen der Elektroenergiequalität bisher nicht sicher ausgeschlossen werden.There the electrical energy quality however dependent of the behavior and type of connected to the power grid Electrical consumers may be subject to strong interference, may experience fluctuations the electrical energy quality so far not be safely excluded.

Um Aussagen über die Elektroenergiequalität treffen zu können, sind an verschiedenen Messpunkten des elektrischen Energieversorgungsnetzes Messgeräte vorgesehen, die Messwerte der jeweiligen Kenngrößen der Elektroenergiequalität aufnehmen. Diese Kenngrößen werden anschließend z.B. von mit den Messgeräten verbundenen Datenverarbeitungseinrichtungen ausgewertet. So können zeitabhängige Verläufe der Kenngrößen erzeugt und die Einhaltung der Grenzwerte geprüft bzw. nachgewiesen werden. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 199 24 550 C2 bekannt, gemäß der Kenngrößen an verschiedenen Stellen eines Energieversorgungsnetzes erfasst und vorverarbeitet werden. Anschließend können die erfassten Kenngrößen mit einer gemeinsamen Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet und beurteilt werden. Mit einer solchen Vorgehensweise ist jedoch nur die Beschreibung des vergangenen Verhaltens der Elektroenergiequalität möglich, ein geplantes Einwirken auf die Elektroenergiequalität ist hier nicht vorgesehen.In order to be able to make statements about the quality of electrical energy, measuring devices are provided at various measuring points of the electrical energy supply network, which record measured values of the respective parameters of the electrical energy quality. These parameters are then evaluated, for example, by data processing devices connected to the measuring devices. Thus, time-dependent characteristics of the parameters can be generated and compliance with the limit values can be checked or verified. Such a procedure is for example from the German patent DE 199 24 550 C2 known, are recorded and preprocessed according to the parameters at different points of a power grid. Subsequently, the detected characteristics can be evaluated and evaluated with a common data processing device. With such a procedure, however, only the description of the past behavior of the electrical energy quality is possible, a planned impact on the quality of electrical energy is not provided here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Steuern der Elektroenergiequalität eines elektrischen Energieversorgungsnetzes anzugeben, mit dem eine möglichst gute Einhaltung vorgeschriebener Grenzwerte der Elektroenergiequalität erreicht werden kann.Of the The invention is based on the object, a method for controlling the electrical energy quality of a specify electrical energy supply network, with the one possible Good compliance with prescribed limits of the quality of electrical energy achieved can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Steuern der Elektroenergiequalität eines Energieversorgungsnetzes vorgeschlagen, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: Zunächst wird ein erster Messverlauf von Messwerten einer die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes angebenden Kenngröße während eines ersten Betrachtungszeitraumes erfasst; hinsichtlich dieses ersten Messverlaufs wird eine Mustererkennung unter Erzeugung eines Verbraucherprofils durchgeführt, das aufgrund in dem ersten Messverlauf erkannter Muster für zumindest einen zukünftigen Betrachtungszeitraum erwartete zeitbezogene Abweichungen der Kenngröße von einem vorgebbaren Sollbereich angibt; daraufhin werden die Elektroenergiequalität stabilisierende Maßnahmen für diejenigen Zeiten des zukünftigen Betrachtungszeitraumes ergriffen, in denen gemäß dem Verbraucherprofil eine Abweichung der Kenngröße vom Sollbereich erwartet wird.to solution This object is a method for controlling the electrical energy quality of Energy supply network proposed in the following steps carried out be: first becomes a first measurement history of measured values of the electrical energy quality of the energy supply network indicative characteristic during a recorded during the first observation period; in terms of this first Measurement process is a pattern recognition to generate a consumer profile performed that due to patterns detected in the first measurement history for at least a future one Period of observation expected time-related deviations of the characteristic of one Specifies predetermined target range; then the electric energy quality become stabilizing activities for those times of the future Period of observation in which a deviation occurs according to the consumer profile the characteristic of the nominal range is expected.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass mit Hilfe der Mustererkennung eine Aussage über ein wahrscheinliches zukünftiges Verhalten der Elektroenergiequalität getroffen werden kann. Zunächst wird nämlich ein Messverlauf aufgenommen, der den zeitlichen Verlauf einer bestimmten, für die Elektroenergiequalität charakteristischen Kenngröße, wie Frequenz, Amplitude, Strom- und Spannungseffektivwerte, Oberwellengehalt, Wirk-, Blind- und Scheinleistung sowie Symmetrien der Phasenspannungen bzw. -ströme im Energieversorgungsnetz, angibt. Der aufgenommene Messverlauf wird dann auf charakteristische Muster untersucht. Beispielsweise werden hier zu bestimmten Tageszeiten wiederholt auftretende Schwankungen einer Kenngröße identifiziert. Aus solchen erkannten Mustern wird ein Verbraucherprofil abgeleitet, auf dessen Grundlage in zukünftigen Betrachtungszeiträumen Maßnahmen zur Stabilisierung der Elektroenergiequalität für diejenigen Zeiten getroffen werden, in denen laut Verbraucherprofil Abweichungen der Kenngröße – und damit der Elektroenergiequalität – von einem Sollbereich erwartet werden. Dabei wird dieser Sollbereich üblicherweise enger vorgegeben sein als durch die von der Norm vorgeschriebenen Grenzwerte verlangt, um bereits kleinere Schwankungen der Elektroenergiequalität erkennen zu können. Im Extremfall kann der Sollbereich auch ein einziger Sollwert sein; in diesem Fall werden nicht nur die deutlichen Schwankungen, sondern jegliche Abweichungen der Kenngröße bei der Mustererkennung und der Bildung des Verbraucherprofils berücksichtigt. Mittels der Mustererkennung können aber nicht nur bisherige Verhaltensmuster erkannt werden, es können vielmehr auch Trends aus dem Verhalten des Verbraucherprofils abgeleitet werden, um das wahrscheinliche zukünftige Verhalten der Elektroenergiequalität noch genauer zu bestimmen. Damit kann eine relativ gute Abschätzung des zukünftigen Verhaltens der Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes getroffen werden.The essential advantage of the method according to the invention is that a statement about a probable future behavior of the electrical energy quality can be made with the aid of pattern recognition. First of all, a measurement curve is recorded which records the time course of a specific parameter characteristic of the electrical energy quality, such as frequency, amplitude, current and voltage rms values, harmonic content, effective, reactive and apparent power as well as symmetries of the phase voltages or currents in the energy supply network. indicates. The recorded measurement process is then examined for characteristic patterns. For example, repeated fluctuations of a parameter are identified here at certain times of the day. From such recognized patterns, a consumer profile is derived on the basis of which in future Periods of observation measures are taken to stabilize the quality of electrical energy for those times in which, according to the consumer profile, deviations of the characteristic value - and thus of the electrical energy quality - from a target range are expected. In this case, this target range is usually specified narrower than required by the prescribed by the standard limits in order to detect even smaller fluctuations in the quality of electrical energy can. In extreme cases, the desired range may also be a single desired value; In this case, not only the significant fluctuations, but any deviations of the characteristic in the pattern recognition and the formation of the consumer profile are taken into account. By means of the pattern recognition not only previous behavior patterns can be recognized, but also trends can be derived from the behavior of the consumer profile, in order to determine the probable future behavior of the electrical energy quality even more exactly. Thus, a relatively good estimate of the future behavior of the electrical energy quality of the energy supply network can be made.

Um eine noch genauere Abschätzung des zukünftigen Verhaltens der Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes vornehmen zu können, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, dass mindestens ein weiterer Messverlauf von Messwerten der die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes angebenden Kenngröße während mindestens eines auf den ersten Betrachtungszeitraum folgenden weiteren Betrachtungszeitraumes erfasst wird; der mindestens eine weitere Messverlauf wird an den ersten Messverlauf unter Erzeugung eines entsprechend längeren zusammengesetzten Messverlaufs angefügt, und hinsichtlich des zusammengesetzten Messverlaufs wird die Muster erkennung unter Erzeugung des Verbraucherprofils durchgeführt.Around an even more accurate estimate of the future Behavior of the electrical energy quality of the energy supply network to be able to make is according to a advantageous embodiment of the inventive method suggested that at least one more measurement history of readings the electric energy quality of the energy supply network indicative characteristic during at least one the first observation period of the following further observation period is recorded; the at least one further measurement course is sent to the first measurement course to produce a correspondingly longer composite Added measurement history, and in terms of composite measurement history, the pattern is detected carried out generating the consumer profile.

Auf diese Weise kann eine fortwährende dynamische Anpassung des Verbraucherprofils auf der Basis der in den jeweiligen Betrachtungszeiträumen erfassten Messverläufe durchgeführt werden. Generell kann davon ausgegangen werden, dass eine Abschätzung des zukünftigen Verlaufs der Kenngröße umso genauer sein wird, je mehr Betrachtungszeiträume als Basis zur Verfügung stehen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ferner eine Trendentwicklung des Verlaufes der Kenngröße – und damit der Elektroenergiequalität – noch genauer angegeben werden. Unterschiede des Verhaltens der Elektroenergiequalität in mehreren aufeinander folgenden Betrachtungszeiträumen können nämlich zur Ableitung einer Trendentwicklung der Elektroenergiequalität für zukünftige Betrachtungszeiträume verwendet werden.On This way can be an ongoing one dynamic adaptation of the consumer profile on the basis of in the respective observation periods measuring gradients carried out become. In general, it can be assumed that an estimate of the future Course of the characteristic all the more The more observation periods available as a basis, the more accurate it will be. According to this embodiment Furthermore, a trend development of the course of the characteristic - and thus the electrical energy quality - even more accurate be specified. Differences of the behavior of the electric energy quality in several In fact, successive observation periods can lead to the derivation of a trend development the electrical energy quality used for future viewing periods become.

Generell können die Betrachtungszeiträume, während denen die Messwerte der Kenngröße erfasst werden, z.B. die Dauer eines Tages, einer Woche, eines Monats oder eines Jahres aufweisen. Andere Dauern der Betrachtungszeiträume sollen dadurch aber nicht vom Umfang des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgenommen werden.As a general rule can the observation periods during which the measured values of the parameter are recorded be, e.g. the duration of a day, a week, a month, or one year. Other durations of the observation periods are intended but not excluded from the scope of the inventive method become.

Die Mustererkennung kann beispielsweise eine Erkennung von Periodizitäten und/oder eine Autokorrelation der erfassten Messwerte beinhalten. Hiermit können regelmäßig wiederkehrende, die Elektroenergiequalität beeinflussende Ereignisse und charakteristische Muster erkannt und in das Verbraucherprofil aufgenommen werden.The Pattern recognition may include, for example, recognition of periodicities and / or include an autocorrelation of the acquired measurements. Herewith can regularly recurring, the electrical energy quality recognizing influencing events and characteristic patterns and be included in the consumer profile.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass die Mustererkennung auf einen elektronischen Kalender zugreift und eine Korrelation des elektronischen Kalenders mit dem Messverlauf oder dem zusammengesetzten Messverlauf durchführt. Hierdurch können bei Bildung des Verbraucherprofils z.B. wochenzeitlich-, monatszeitlich- oder jahreszeitlich bedingte Schwankungen der Elektroenergiequalität noch besser als solche erkannt werden. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise Unterschiede der tagesweise erfassten Messverläufe auf Wochentage und Wochenenden zurückführen.A further advantageous embodiment of the inventive method further provides that the pattern recognition on an electronic calendar accesses and correlates the electronic calendar with the Measurement process or the composite measurement history performs. hereby can when forming the consumer profile e.g. weekly, monthly or seasonal fluctuations in the quality of electrical energy even better be recognized as such. For example, can be based on this There are differences in the course of measurements recorded on a daily basis Return weekdays and weekends.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zudem vorgesehen, dass Messverläufe der Kenngröße an mehreren Stellen des Energieversorgungsnetzes erfasst werden und die Ermittlung der jeweiligen Verbraucherprofile auf Grundlage dieser an mehreren Stellen erfassten Messwerte der Kenngröße erfolgt.According to one further advantageous embodiment In addition, it is provided that measurement curves of the parameter at several The energy supply network will be recorded and the determination of the consumer profiles based on this in several places recorded measured values of the characteristic takes place.

Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf Messwerte der Kenngröße von einer einzigen Messstelle des Energieversorgungsnetzes, sondern vielmehr auf Messwerte der Kenngröße von mehreren, über das Energieversorgungsnetz verteilten Messstellen zurückgreifen, wodurch eine umfassendere Information über das gesamte Energieversorgungsnetz entsteht.On This method can be particularly advantageous method of the invention not only on measured values of the parameter from a single measuring point of the Power supply network, but rather on measured values of the characteristic of several, over the Energy supply network use distributed measuring points, thus providing more comprehensive information on the entire energy supply network arises.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung istto closer explanation of the invention

in 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Steuern der Elektroenergiequalität eines Energieversorgungsnetzes in einem Blockschaltbild und in 1 a schematic representation of an embodiment of a method for controlling the electrical energy quality of a power supply network in a block diagram and

in 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Steuern der Elektroenergiequalität eines Energieversorgungsnetzes gezeigt.in 2 a block diagram for explaining a further embodiment of a method for controlling the electrical energy quality of Power supply network shown.

In 1 ist beispielhaft ein Abschnitt 1 einer zu einem elektrischen Energieversorgungsnetz gehörenden Energieversorgungsleitung gezeigt. Obwohl der Abschnitt 1 gemäß 1 als einphasiger Abschnitt dargestellt ist, kann es sich hierbei auch um einen Abschnitt einer mehrphasigen Energieversorgungsleitung handeln. Mit dem Abschnitt 1 ist über in 1 lediglich schematisch angedeutete Sensoren ein Messgerät 2 verbunden, das während eines vorgegebenen Betrachtungszeitraums, beispielsweise einem Tag, einer Woche, einem Monat oder einem Jahr, Messwerte einer Kenngröße aufnimmt, die zur Charakterisierung der Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes geeignet ist. Eine solche Kenngröße kann beispielsweise ein Effektivwert von Strom oder Spannung, Blind-, Schein- und Wirkleistung, Frequenz, Amplitude und Oberwellengehalt der elektrischen Energie sein.In 1 is an example of a section 1 a power supply line belonging to an electrical power network shown. Although the section 1 according to 1 is shown as a single-phase section, this can also be a section of a multi-phase power supply line. With the section 1 is over in 1 only schematically indicated sensors a meter 2 connected during a given observation period, such as a day, a week, a month or a year, recorded measurements of a characteristic that is suitable for characterizing the electrical energy quality of the power grid. Such a parameter may be, for example, an effective value of current or voltage, reactive power, apparent power and active power, frequency, amplitude and harmonic content of the electrical energy.

Aus den aufgenommenen Messwerten der Kenngröße wird in einem ersten Verfahrensschritt 3 ein erster Messverlauf 3a erzeugt. Für das gezeigte Ausführungsbeispiel soll hierbei angenommen werden, dass dieser erste Messverlauf 3a während eines ersten Betrachtungszeitraumes mit der Dauer eines Tages aufgenommen worden ist. Hinsichtlich dieses ersten Messverlaufes 3a wird in einem zweiten Verfahrensschritt 4 eine Mustererkennung durchgeführt. Im Rahmen dieser Mustererkennung wird der erste Messverlauf 3a beispielsweise auf periodisch wiederkehrende oder anderweitig auffällige Muster untersucht. In 1 sind solche erkannten Muster durch strichliert dargestellte Ellipsen 5a, 5b und 5c hervorgehoben. Dabei markieren die beiden Ellipsen 5a und 5b ein sich wiederholendes Muster in dem ersten Messverlauf 3a, während die Ellipse 5c ein besonders auffälliges Muster in dem ersten Messverlauf – hier eine deutliche Schwankung der erfassten Kenngröße nach unten – angibt. Bei der Mustererkennung kann vorgesehen sein, dass nur solche Muster betrachtet werden, deren Verläufe zumindest teilweise außerhalb eines durch punktierte Linien 6a und 6b begrenzten Sollbereichs liegen. Die Wahl dieses Sollbereichs wird üblicherweise innerhalb durch bestimmte Normen vorgegebener Grenzwerte für zugelassene Abweichungen der entsprechenden Kenngröße für die Elektroenergiequalität liegen, um Abweichungen bereits dann zu erkennen, wenn noch keine Gefahr einer Grenzwertüberschreitung besteht. Im Extremfall kann der durch die punktierten Linien 6a und 6b festgelegte Sollbereich auch lediglich einen Sollwert umfassen. In diesem Fall werden bei der Mustererkennung auch kleinere Schwankungen, wie sie beispielsweise in dem ersten Messverlauf 3a zwischen den durch die Ellipsen 5a, 5b und 5c hervorgehobenen Mustern auftreten, berücksichtigt.From the recorded measured values of the parameter is in a first step 3 a first measurement course 3a generated. For the exemplary embodiment shown, it should be assumed here that this first measurement course 3a during a first observation period of one day's duration. Regarding this first measurement process 3a is in a second process step 4 a pattern recognition performed. As part of this pattern recognition becomes the first measurement history 3a for example, to periodically recurring or otherwise conspicuous pattern studied. In 1 are such recognized patterns by ellipses represented by dashed lines 5a . 5b and 5c highlighted. The two ellipses mark 5a and 5b a repeating pattern in the first measurement 3a while the ellipse 5c a particularly striking pattern in the first measurement - here a significant variation of the recorded characteristic down - indicates. In the pattern recognition can be provided that only those patterns are considered, their gradients at least partially outside of a dotted lines 6a and 6b limited target range lie. The selection of this target range will usually be within certain limits given by the standards for permitted deviations of the corresponding characteristic for the quality of electrical energy in order to detect deviations already when there is still no danger of a limit value being exceeded. In extreme cases, the punctured by the lines 6a and 6b specified target range also include only one target value. In this case, in the pattern recognition also smaller fluctuations, as for example in the first measurement 3a between through the ellipses 5a . 5b and 5c highlighted patterns occur.

Aufgrund der in dem zweiten Verfahrensschritt 4 erkannten Muster wird in dem nun folgenden dritten Verfahrensschritt 7 ein Verbraucherprofil 7a generiert, das bezogen auf die bisher aufgenommenen Messwerte der Kenngröße des ersten Messverlaufs 3a ein wahrscheinliches zukünftiges Verhalten der Elektroenergiequalität in folgenden Betrachtungszeiträumen – also in dem Beispiel gemäß 1 am folgenden Tag – angibt. Bei dem gezeigten Verbraucherprofil wurden jeweils nur die Abweichungen der Kenngröße des ersten Messverlaufes berücksichtigt, die außerhalb des Sollbereichs liegen.Due to the in the second process step 4 recognized pattern is in the now following third step 7 a consumer profile 7a generated, based on the previously recorded measured values of the parameter of the first measurement history 3a a probable future behavior of the electrical energy quality in the following observation periods - ie in the example according to 1 the following day - indicates. In the case of the consumer profile shown, in each case only the deviations of the parameter of the first measurement course which are outside the nominal range were taken into account.

Dieses Verbraucherprofil 7a wird von einem Steuerblock 8 dazu verwendet, aktiv auf das Energieversorgungsnetz einzuwirken, indem in zukünftigen Betrachtungszeiträumen Maßnahmen zur Stabilisierung der Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes jeweils dann getroffen werden, wenn gemäß dem Verbraucherprofil 7a Abweichungen der Kenngröße vom Sollbereich erwartet werden. Solche die Elektroenergiequalität stabilisierenden Maßnahmen können beispielsweise die Verwendung aktiver Netzfilter oder von Blindleistungskompensatoren sein; auch eine Bypassführung, also eine veränderte Führung des elektrischen Stromes in dem Energieverteilungsnetz über solche Leitungen, an denen nur geringe Schwankungen der Elektroenergiequalität vorliegen, kann zur Stabilisierung der Elektroenergiequalität des gesamten Netzwerks beitragen.This consumer profile 7a is from a control block 8th is used to actively affect the energy supply network by taking measures to stabilize the quality of electrical energy of the energy supply network in future periods of observation whenever, according to the consumer profile 7a Deviations of the characteristic from the target range are expected. Such measures stabilizing the quality of electrical energy can be, for example, the use of active line filters or reactive power compensators; Also, a bypass guide, so a change in the management of electrical power in the power distribution network via such lines, where there are only small fluctuations in the quality of electrical energy, can contribute to stabilize the electrical energy quality of the entire network.

Mit dem beschriebenen Verfahren wird folglich anhand eines aufgenommenen Messverlaufs eine Abschätzung getroffen, wie sich die Elektroenergiequalität in zukünftigen Betrachtungszeiträumen verhalten wird. Diese Abschätzung wird automatisiert mittels der Mustererkennung durchgeführt, bei der beispielsweise der erste Messverlauf auf wiederkehrende, also periodisch auftretende Muster untersucht wird. Außerdem kann eine Autokorrelation des Messverlaufes vorgenommen werden. Eine solche Autokorrelation eignet sich insbesondere bei Messverläufen, die während einer längeren Zeitdauer, beispielsweise einem Monat, aufgenommen worden sind, um spezielle, charakteristische Muster in dem Messverlauf zu erkennen.With The described method is therefore based on a recorded Measurement process an estimate how the electrical energy quality will behave in future observation periods becomes. This estimate is carried out automatically by means of pattern recognition for example, the first measurement history to recurring, ie periodically occurring pattern is examined. In addition, can an autocorrelation of the measurement process be made. A Such autocorrelation is particularly suitable for measurement curves, the while a longer one Period, for example one month, to recognize special, characteristic patterns in the measurement process.

Das beschriebene Verfahren kann in einer Ausführung auf Messverläufe zurückgreifen, die lediglich an einer einzigen Stelle des Energieversorgungsnetzes aufgenommen worden sind.The In one embodiment, the method described can refer to measurement profiles. the only at a single point of the power grid been recorded.

Es können bei einer anderen Ausführung aber auch mehrere Messstellen in dem elektrischen Energieversorgungsnetz vorgesehen sein, so dass zeitgleich mehrere Messverläufe derselben Messgröße erzeugt und mit einer Mustererkennung diejenigen Muster erkannt werden können, die über das gesamte Energieversorgungsnetz verteilt auftreten. Auf diese Weise kann die Elektroenergiequalität hinsichtlich des gesamten Netzes gesteuert werden.It can in another embodiment, however also several measuring points in the electrical energy supply network be provided so that at the same time several measurement curves of the same Measured variable generated and with a pattern recognition those patterns can be detected that are beyond the entire power grid distributed occur. In this way can the electrical energy quality be controlled in terms of the entire network.

Anhand von 2 soll ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Steuern der Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes näher erläutert werden. Zur Vereinfachung sind in 2 lediglich der erste 3, zweite 4 und dritte Verfahrensschritt 7 gemäß 1 dargestellt; diese dargestellten Verfahrensschritte sind jedoch in ein Verfahren analog zu dem in 1 gezeigten Verfahren eingebunden, was durch die teilweise strichlierten Pfeile 11a und 11b in 2 angedeutet werden sollen.Based on 2 a further embodiment of a method for controlling the electrical energy quality of the energy supply network will be explained in more detail. For simplicity, in 2 only the first 3, second 4 and third process step 7 according to 1 shown; However, these illustrated process steps are in a process analogous to that in 1 shown involved, which by the partially dashed arrows 11a and 11b in 2 should be indicated.

In 2 sind zusätzlich zu dem in 1 bereits erfassten Messverlauf 3a weitere Messverläufe 3b bis 31 dargestellt, die bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel jeweils auch während des Betrachtungszeitraums von je einem Tag aufgenommen worden sind. Der zweite Messverlauf 3b stellt folglich den Verlauf der Kenngröße an demjenigen Tag dar, der auf den durch den ersten Messverlauf 3a beschriebenen Tag folgt. Die Messverläufe 3c bis 3l schließen sich entsprechend daran an. Die weiteren Messverläufe 3b bis 3l sind an den ersten Messverlauf 3a angefügt und bilden mit diesem zusammen einen zusammengesetzten Messverlauf.In 2 are in addition to the in 1 already recorded measurement history 3a further measuring curves 3b to 31 represented, which have been taken in the considered embodiment in each case also during the observation period of one day. The second measurement process 3b Consequently, it represents the course of the characteristic on that day, that of the first measurement course 3a described day follows. The measuring curves 3c to 3l join accordingly. The further measurement progressions 3b to 3l are at the first measurement course 3a attached and together with this form a composite measurement history.

Der zusammengesetzte Messverlauf wird in dem zweiten Verfahrensschritt 4 mittels einer automatischen Mustererkennung un tersucht. Hinsichtlich des Teilstücks 3a des zusammengesetzten Messverlaufes lassen sich mit der Mustererkennung analog zu 1 spezielle Muster erkennen. Solche Muster können durch bestimmte an das Energieversorgungsnetz angeschlossene elektrische Lasten hervorgerufen sein, beispielsweise durch Produktionsmaschinen, wie etwa elektrisch angetriebene Stanzen in einem Produktionsunternehmen. Solche elektrische Stanzen und andere Produktionsmaschinen haben starken Einfluss auf die Elektroenergiequalität, da sie im Betrieb beispielsweise den Oberwellengehalt der elektrischen Energie in dem Energieversorgungsnetzwerk erhöhen.The composite measurement process is in the second method step 4 by means of an automatic pattern recognition. With regard to the section 3a of the composite measurement process can be analogously with the pattern recognition 1 recognize special patterns. Such patterns may be caused by certain electrical loads connected to the utility grid, such as by production machines such as electrically driven punches in a manufacturing company. Such electrical punches and other production machines have a strong influence on the quality of electrical energy, since in operation, for example, they increase the harmonic content of the electrical energy in the energy supply network.

Solche bestimmten Verhaltensmuster werden mittels der Mustererkennung als wiederkehrende Muster erkannt. Bei Betrachtung der Teilverläufe 3b und 3c des zusammengesetzten Messverlaufes lässt sich erkennen, dass sich das Verhalten des Teilbereiches 3a auch an den darauf folgenden Tagen fortsetzt. Die entsprechenden Muster werden durch die Mustererkennung wieder erkannt, was sich in dem erstellten Verbraucherprofil gemäß den Teilstücken 7a bis 7c widerspiegelt.Such particular patterns of behavior are recognized as recurring patterns by pattern recognition. When considering the partial progressions 3b and 3c of the composite measurement process, it can be seen that the behavior of the subrange 3a continues on the following days. The corresponding patterns are recognized again by the pattern recognition, resulting in the created consumer profile according to the sections 7a to 7c reflects.

An den darauf folgenden Tagen, die durch die Teilbereiche 3d und 3e des zusammengesetzten Messverlaufes gekennzeichnet sind, sind nur schwache Schwankungen in der Elektroenergiequalität ohne erkennbares Muster aufzufinden. An dieser Stelle ist es von Vorteil, wenn bei der Mustererkennung ein elektronischer Kalender 12 hinzugezogen wird und der zusammengesetzte Messverlauf mit dem Kalender 12 korreliert wird. In einem solchen Fall lässt sich bei dem dargestellten Beispiel nämlich feststellen, dass die Teilbereiche mit deutlich erkennbaren Mustern und Schwankungen der Elektroenergiequalität auf Werktage fallen, während die Teilbereiche 3d und 3e mit nur schwachen Schwankungen und keinem erkennbaren Muster auf ein Wochenende fallen, wo der in dem Beispiel betrachtete Herstellungsbetrieb seine Produktion unterbrochen hat. Da die Maschinen, die starke Auswirkungen auf die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes haben können, folglich am Wochenende nicht in Betrieb sind, zeigt sich ein kaum gestörtes Verhalten der Elektroenergiequalität.On the following days, through the sections 3d and 3e of the composite measurement history, only weak fluctuations in the quality of the electrical energy can be found without a recognizable pattern. At this point it is advantageous if the pattern recognition is an electronic calendar 12 and the composite measurement history with the calendar 12 is correlated. In such a case, it can namely be established in the illustrated example that the subareas with clearly recognizable patterns and fluctuations of the electrical energy quality fall on weekdays, while the subregions 3d and 3e with only slight fluctuations and no discernible pattern fall on a weekend where the manufacturing operation considered in the example has interrupted its production. Since the machines, which can have a strong impact on the electrical energy quality of the energy supply network, are consequently not in operation at the weekend, a barely disturbed behavior of the electrical energy quality is shown.

Mit Hilfe der Wochentagsinformationen kann die Mustererkennung ein Verbraucherprofil erstellen, dass an Werktagen jeweils ein Verhalten wie durch die Teilbereiche 3a bis 3c des zusammengesetzten Zeitverlaufes gegeben und am Wochenende im Wesentlichen einen Nullverlauf besitzt. Dies ist in den Teilbereichen 7a bis 7e des Verbraucherprofils zu erkennen.With the help of the weekday information, the pattern recognition can create a consumer profile that on weekdays behave like the sections 3a to 3c given the composite time course and has essentially zero over the weekend. This is in the subareas 7a to 7e recognize the consumer profile.

Betrachtet man die nun folgenden Teilbereiche 3f und 3g des zusammengesetzten Zeitverlaufes, die auf Montag und Dienstag fallen, so passt dieses erwartete Verbraucherverhalten hier sehr gut. Der Produktionsbetrieb fährt seine Produktionsmaschinen in derselben Weise wie an den Werktagen zuvor, was sich in denselben Einflüssen auf die Elektroenergiequalität zeigt. Das Verbraucherprofil weist also Teilbereiche 7f und 7g auf, die den Teilbereichen 7a bis 7c entsprechen.Looking at the following sections 3f and 3g the composite time course, which fall on Monday and Tuesday, so this expected consumer behavior fits very well here. The production plant runs its production machines in the same way as on the working days before, which is reflected in the same influences on the quality of electrical energy. The consumer profile thus has subareas 7f and 7g on, the subregions 7a to 7c correspond.

Die nun weiterhin folgenden Teilbereiche 3h bis 3k des zusammengesetzten Messverlaufes zeigen eine zusätzlich zu dem üblichen Wochentagsverlauf überlagerte Komponente, so dass der gesamte Messverlauf in diesen Teilbereichen nach oben verschoben erscheint. Dieses Verhalten kann in unserem Beispiel daher rühren, dass im Bereich des Energieversorgungsnetzes eine Baustellentätigkeit in Betrieb genommen worden ist, bei der Maschinen verwendet werden, die solche Auswirkungen auf die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes ha ben, dass die erfassten Messwerte der Kenngröße in der in den Bereichen 3h bis 3k gezeigten Weise überlagert werden.The following subsections continue 3h to 3k of the composite measurement curve show a superimposed in addition to the usual weekday course component so that the entire measurement history appears to be shifted upwards in these sub-areas. In our example, this behavior can be attributed to the fact that in the area of the energy supply network a building site activity has been put into operation using machines which have such effects on the electrical energy quality of the energy supply network that the recorded measured values of the characteristic in the areas 3h to 3k be superimposed manner shown.

Mit der Mustererkennung kann bereits am Teilbereich 3i erkannt werden, dass es sich bei dieser Überlagerung anscheinend um eine länger andauernde Störung der Elektroenergiequalität handelt und das Verbraucherprofil kann entsprechend angepasst werden. Es wird also durch die Mustererkennung ein Trend entwickelt, der auch unvorhergesehene Ereignisse längerer Dauer in das entsprechende Verbraucherprofil als Teilbereiche 7h bis 7k aufnimmt.With the pattern recognition can already on the sub-area 3i It can be seen that this superposition is apparently a prolonged disturbance of the quality of electrical energy and the consumer profile can be adjusted accordingly. Thus, a pattern is developed by the pattern recognition, which also unforeseen events of a longer duration in the corresponding consumer as a subarea 7h to 7k receives.

In dem Teilbereich 31 lässt sich wiederum erkennen, dass hier der Wochenendbetrieb eingesetzt hat und die Maschinen des Herstellungsbetriebes und diejenigen der Baustelle nicht verwendet werden, so dass keine besondere Störung der Elektroenergiequalität vorliegt.In the subarea 31 In turn, it can be seen that the weekend operation has started here and the machines of the manufacturing plant and those of the construction site are not used, so that there is no particular disturbance in the quality of the electrical energy.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber nur ein relativ kurzer Abschnitt der Entwicklung eines Verbraucherprofils vorgestellt worden. In der Praxis werden solche Verbraucherprofile eher über längere Zeiträume erstellt werden. Die prinzipielle Vorgehensweise bleibt jedoch wie beschrieben bestehen.In the embodiment shown here is for simplicity, only a relatively short section of development a consumer profile. In practice will be such consumer profiles rather over longer periods to be created. However, the basic procedure remains the same described exist.

Mit dem so abgeleiteten Verbraucherprofil kann dann eine Steuerung der Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes vorgenommen werden. Wenn das entwickelte Verbraucherprofil mit dem tatsächlichen Verlauf der Elektroenergiequalität übereinstimmt, so werden die Schwankungen mittels der auf dem Verbraucherprofil basierenden Steuerung derart reduziert werden können, dass keine Grenzwertüberschreitung auftreten sollte. In diesem Fall sollten aufgenommene Messwerte der Kenngröße in den Betrachtungszeiträumen, in denen eine Steuerung stattfindet, einen weitgehend schwankungsfreien Verlauf annehmen.With The derived consumer profile can then control the Electric energy quality of the Power supply network are made. If that developed Consumer profile with the actual Course of the electrical energy quality matches, so are the variations by means of the on the consumer profile based control can be reduced so that no limit exceeded should occur. In this case, recorded readings should be the characteristic in the Observation periods, in which a control takes place, a largely fluctuation-free Take course.

Treten neue, von dem Verbraucherprofil noch nicht berücksichtigte Änderungen im Verhalten der Elektroenergiequalität auf, so werden diese daran erkannt, dass an den aufgenommenen Messverläufen doch wieder Schwankungen zu erkennen sind. Dann kann das Verbraucherprofil analog der beschriebenen Vorgehensweise entsprechend angepasst werden.To step new changes not yet taken into account by the consumer profile in the behavior of the electrical energy quality, so they are on it recognized that at the recorded measurement progresses but again fluctuations can be seen. Then the consumer profile can be analogous to that described Approach to be adjusted accordingly.

Analog wie beim gezeigten Beispiel vom Tagesverhalten der Elektroenergiequalität auf ein Wochenverhalten geschlossen werden konnte, lässt sich bei noch längeren zusammengesetzten Messverläufen auch ein Monatsverhalten und ein Jahresverhalten erschließen. Hierbei kann der elektronische Kalender 12 wieder hilfreich eingesetzt werden. Beispielsweise lassen sich hier saisonale Erscheinungen erkennen, wie beispielsweise Urlaubszeit, in der ein Herstellungsbetrieb Betriebsferien hat und die elektrischen Antriebsmaschinen daher weitgehend ruhen oder ein Sommer-Winter-Wechsel mit unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern, die an das elektrische Energieversorgungsnetz angeschlossen sind.Analogous to the example shown, it was possible to deduce the daily behavior of the electrical energy quality to a weekly behavior. For even longer composite measurement curves, a monthly behavior and an annual behavior can be developed. This can be the electronic calendar 12 be used again helpful. For example, here seasonal phenomena can be seen, such as vacation time, in which a manufacturing company has holidays and the electric drive machines therefore largely rest or a summer-winter change with different electrical loads that are connected to the electrical energy grid.

Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich also anhand von aufgenommenen tatsächlichen Messverläufen auf das zukünftige Verhalten der Elektroenergiequalität eines elektrischen Energieverteilungsnetzwerkes schließen. Mit der Mustererkennung werden charakteristische Muster, die beispielsweise von bestimmten elektrischen Lasten, die zu bestimmten Zeiten an das Energieversorgungsnetz angeschlossen sind, erkannt. Weiterhin werden unvorhergesehene Ereignisse, wie beispielsweise eine neu eingerichtete Baustelle, in die Mustererkennung mit ein bezogen und es wird sozusagen ein zukünftiger Verlauf extrapoliert. Durch Einbeziehung einer Kalenderfunktion in die Mustererkennung lassen sich noch genauere Aussagen über die zukünftigen Verbraucherprofile treffen. Liegt ein zukünftiges Verbraucherprofil mit hinreichender Genauigkeit fest, so kann anhand dessen derart auf das elektrische Energieversorgungsnetz eingewirkt werden, dass die Elektroenergiequalität zu den gefährdeten Zeiten stabilisiert wird.With the described method So based on recorded actual measurement progressions the future Behavior of the electrical energy quality of an electrical power distribution network shut down. With the pattern recognition characteristic patterns, for example of certain electrical loads that occur at specific times the power supply network are connected, recognized. Farther will be unforeseen events, such as a new one equipped construction site, in the pattern recognition with a related and it becomes a future, so to speak Course extrapolated. By inclusion of a calendar function in the pattern recognition can be even more accurate statements about the future Meet consumer profiles. Is there a future consumer profile? Sufficient accuracy, so can based on such on the electric power grid be acted upon that the Electrical power quality to the endangered Times is stabilized.

Claims (7)

Verfahren zum Steuern der Elektroenergiequalität eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: – Erfassen eines ersten Messverlaufs von Messwerten einer die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes angebenden Kenngröße während eines ersten Betrachtungszeitraumes, – Durchführen einer Mustererkennung hinsichtlich dieses ersten Messverlaufes unter Erzeugung eines Verbraucherprofils, das aufgrund in dem ersten Messverlauf erkannter Muster für zumindest einen zukünftigen Betrachtungszeitraum erwartete zeitbezogene Abweichungen der Kenngröße von einem vorgebbaren Sollbereich angibt, und – Ergreifen von die Elektroenergiequalität stabilisierenden Maßnahmen für diejenigen Zeiten des zukünftigen Betrachtungszeitraumes, in denen gemäß dem Verbraucherprofil eine Abweichung der Kenngröße vom Sollbereich erwartet wird.Method for controlling the electric energy quality of a electric power grid, in the following steps carried out become: - To capture a first measurement history of measured values of the electrical energy quality of the energy supply network indicative characteristic during a first observation period, - Perform a pattern recognition with regard to this first measurement course, generating a consumer profile, the pattern detected in the first measurement history for at least a future one Period of observation expected time-related deviations of the parameter from a specifiable Specifies target range, and - Grab of the electrical energy quality stabilizing measures for those Times of the future Period in which, according to the consumer profile, a Deviation of the characteristic from the nominal range is expected. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: – Erfassen mindestens eines weiteren Messverlaufs von Messwerten der die Elektroenergiequalität des Energieversorgungsnetzes angebenden Kenngröße während mindestens eines auf den ersten Betrachtungszeitraum folgenden weiteren Betrachtungszeitraumes, – Anfügen des mindestens einen weiteren Messverlaufs an den ersten Messverlauf unter Erzeugung eines entsprechend längeren zusammengesetzten Messverlaufs und – Durchführen der Mustererkennung hinsichtlich dieses zusammengesetzten Messverlaufs unter Erzeugung des Verbraucherprofils.Method according to claim 1, characterized by further steps: - To capture at least one further measurement curve of measured values of the electrical energy quality of the energy supply network indicative characteristic during at least a further observation period following the first observation period, - Attach the at least one further measurement course to the first measurement course generating a correspondingly longer composite measurement course and - Perform the Pattern recognition with respect to this composite measurement history generating the consumer profile. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Messwerte der Kenngröße jeweils während eines Betrachtungszeitraums der Dauer eines Tages, einer Woche, eines Monats oder eines Jahres erfasst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the measured values of the parameter are respectively during a period of observation of the duration of a day, a week, a month or a year. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei der Mustererkennung eine Untersuchung des Messverlaufs oder des zusammengesetzten Messverlaufs auf Periodizitäten erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - at the pattern recognition an examination of the measurement history or the composite measurement history on periodicities. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei der Mustererkennung eine Autokorrelation hinsichtlich des Messverlaufes oder des zusammengesetzten Messverlaufs durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - at the pattern recognition an autocorrelation with respect to the measurement process or the composite measurement history is performed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Mustererkennung auf einen elektronischen Kalender zugreift und – die Mustererkennung eine Korrelation des elektronischen Kalenders mit dem Messverlauf oder dem zusammengesetzten Messverlauf durchführt.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - the Pattern recognition accesses an electronic calendar and - the pattern recognition a correlation of the electronic calendar with the measurement history or the composite measurement history. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – Messverläufe der Kenngröße zeitgleich an mehreren Stellen des Energieversorgungsnetzes erfasst werden und – die Ermittlung des Verbraucherprofils auf Grundlage dieser an mehreren Stellen erfassten Messverläufe erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - Measuring curves of the Characteristic at the same time be detected at several points of the power grid and - the Determination of the consumer profile based on this at several Places acquired measurement curves he follows.
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